射出成型 | 16分钟读

模块化的“自适应自动化”使IML更经济

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五年前,模内贴标只是一步一步地进行装饰而无需二次操作,因此在北美注塑成型商中越来越受欢迎。从那以后,IML仅被少数北美模塑商采用,尽管他们表示自己的业务发展很快。 IML在注塑食品包装中的渗透率仍然不超过5%,尽管在欧洲,IML估计占食品包装应用的85%至95%。

IML’使用模块化的灵活IML工作单元的最新发展可能会促进在北美的普及“adaptable automation”使模塑商可以将其硬件投资分散到多个应用程序中。

模块化或灵活的IML系统旨在帮助订单量不足以保证购买专门用于处理特定零件和特定标签的专用系统的模塑商。“借助灵活的解决方案,成型商可以适应市场变化并利用闲置的制造时间,并可以执行较小的IML生产运行,否则,IML生产过小,不足以证明系统合理,”Paulo Gomes解释,赫斯基’的包装业务经理。他补充说,灵活的IML系统可以用于打入新的细分市场或尝试新的设计。“您最初在设备上的投资现在可以分散到多个项目中。”

已经开发出了新的灵活的IML系统,用于单面模具,具有用于模制不同零件的分开的分型线的叠层模具以及可以生产不同零件或多次IML零件的旋转叠层工具。“使用模块化系统,您只需投资一次即可运行多种零件形状和标签类型。传统系统更加严格,因此新零件或标签可能需要全新的IML系统,”瑞典机器人和其他IML设备供应商IML Technologies AB的市场总监Claes Abrahamsson说。

 

为什么要模块化?

“许多专用的IML系统在30%到60%的时间内都处于空闲状态,因为订单不足以填满整个生产线,”德国IML自动化供应商Waldorf Technik的首席执行官Wolfgang Czizegg说,该公司是模块化IML系统的全球领导者。去年,它成立了一家名为Waldorf Technik Inc.的北美子公司,以处理其用于医疗和包装产品的高速机器人和自动化系统的销售和服务。

专用系统通常包括一个固定的标签盒,该标签盒设计用于处理一种标签类型的零件。注释仅限于标签形状的微小变化。他们说“semi-flexible”系统允许对零件上的标签尺寸和位置进行一些调整,以及使用家庭模具的能力。

模块化系统通常允许用户更改自动化配置以及臂端工具(EOAT),标签的虚拟型芯,标签盒以及模具型芯和型腔。具有可互换工具的柔性系统可以从一个,两个,四个,六个或八个腔中更改。他们可以从圆形容器转换为方形容器。它们可以运行不同的标签形状和标签类型(PP,PE,多层或纸质)。模具也没有标签运行。 

另一方面,模块化IML成型单元比专用自动化设备最初花费的成型机成本可能高出20%。设计用于快速循环的两腔或四腔柔性IML单元的成本在120,000至155,000美元之间,包括机器人,传送带,防护装置,EOAT和标签弹匣。四腔系统通常具有约5.2至5.4秒的循环时间—与专用系统相同。
模块化系统的一位拥护者是位于Que。St. Placide的北美IML集装箱。“对IML的需求每年都在增长,并且我们每年都会发布越来越多的产品,”销售经理Christine Bouveret说。自2004年以来,北美地区的魁北克印刷机数量增加了三倍,并在爱荷华州的勒玛斯开设了第二家工厂,仅生产IML产品。该公司认为灵活的IML系统对其成功至关重要。

“我们建立自己的IML系统,每台印刷机都有一个。用我们的R&D部门,我们开发了自己的机器人系统,从用于小规模项目的灵活系统到用于大型项目(例如Land O)的专用单元’湖泊可涂抹黄油容器。

“我们看到黄油在北美市场对带有IML的椭圆形欧式容器的需求,” adds Bouveret. “因此,我们针对几种黄油产品开发了具有三个不同尺寸的通用生产线。”可以在同一灵活的IML单元上运行不同的大小。

不论是专用模具还是模块化模具,业内人士都说,迄今为止,为IML制造的最大模具在2 x 16叠层模具或单面模具中都具有32个用于平盖的型腔。容器的最高空化率为2 x 8。

 

单面灵活性

Waldorf Technik的Highflex IML系统是一种主要用于单面模具的新型模块化IML解决方案。它允许更换标签,标签盒和机械手EOAT的伪芯。该系统提供三种主要版本:具有用于内/外(型芯侧或型腔侧)零件浇口的单面机器人;带有用于内门或外门零件的叠模机器人或可以与单面或叠层模具一起运行的组合系统。

该系统具有一系列可调的自动化配置。因此,用户有可能从贴标签的盖子切换到将五面标签施加到容器上。典型的设计是2 x 12用于盖,2 x 8用于环绕式标签。但是,系统预想最多可容纳64个用于小产品的型腔。 Czizegg说,IML防护容器的未来可能还会有发展。

该系统使用水冷,高速,伺服驱动的线性机器人和不同类型的转换站,这些转换站将环绕式或平面标签加载到虚拟磁芯上。还有一个杂志架,一个标签进给机构,一个伺服驱动的标签传输单元和一个零件堆垛机。

为了转换系统,用户购买了一个新的自动化模块,该模块与他们希望运行的标签类型和气穴相对应。 Waldorf保证转换时间不超过30分钟。该模块的成本是整个新IML系统的15%到20%。 Highflex IML设计将高速,水冷伺服驱动器用于主轴自动化运动。用户可以存储和检索多达99个程序序列。 Czizegg说,highflex IML可以在12至15周内交付,而专用系统则需要20至30周。

 

堆垛模具方法

新的交钥匙灵活的IML系统不会对周期时间造成任何影响,因为自动化不会将其移入模具分型线以进行标签放置和部件移除。它是去年在德国Fakuma展会上由旋转堆栈工具专家Gram 技术揭幕的。 SpinStack IML(SSI)是由Gram和多个合作伙伴组成的联盟的产品,这些合作伙伴开发了用于单组分或多组分注射的灵活系统。“使用SSI,诸如标签放置和零件移除之类的动作与注射同时发生,但在模具关闭时在模具外部,”Gram 技术总裁Jes 公克解释说。

公克’的SpinStack工具概念利用一列或多列四面铁芯组,构成固定和移动压板之间的旋转中心堆栈。中心堆栈索引为90°间隔。旋转机构,伺服电机和所有组件均独立存在于模具组件中,因此该技术可用于任何标准压力机(请参阅了解更多信息框)。

SSI IML系统是专为在堆叠模具的两个层上进行模制和贴标签而设计的。中心压板使90°向一个方向转弯,然后反转并转90° turns back in the opposite direction. 公克’s SpinStack技术通常使四个°转向360° operation.

SSI联盟成立于2007年,由Gram 技术和SET Group(一家丹麦交钥匙IML系统供应商)组成。保加利亚的IML工具制造商现代模具技术(MMT)加入了该联盟,以制造具有可互换型芯和型腔的SpinStack系统,而自动化由Kuka Robotics提供。台湾注塑机制造商亚洲塑料机械有限公司是SSI的第一个机械合作伙伴。 公克还与其他IML设备和标签供应商有协议。 公克说,目标是与各种合格的冲压制造商,模具制造商和自动化公司合作,在全球范围内提供交钥匙SSI系统。

SSI systems can currently produce up to 5-liter containers and lids, but 公克 plans to supply systems for up to 15L containers and lids. “与同等的传统IML系统相比,制造和标记盖子和容器的SSI系统的总成本将减少大约30%,并且SSI占用的地面空间更少,” says 公克.

在Fakuma展会上展示的SSI系统使用了两个Kuka 6轴机器人,一个处理部件用于盖子的取出和标签放置,另一种用于容器的标签放置。在关闭模具的同时,零件移除和标签插入在4.5秒内。“SSI允许用户将更多时间用于零件冷却或确保标签在工具中的定位,” notes 公克.

SpinStack工具还可以通过卡扣配合,焊接或包覆成型将零件模内组装(使用获得专利的双立方体技术)。 SpinStack也可以用于涂漆膜或模内绘画的模内装饰(请参阅了解更多信息)。

 

思维ThinkWall IML

工具制造商StackTeck推出了一种新技术,该技术可用于减轻有或没有IML的注塑件的重量。 StackTeck ’据报道,其新的薄型凹进注塑成型(TRIM)工艺使零件的厚度超出了传统的薄壁方法,使零件的重量减少了20%至40%。 StackTeck总经理Jordan Robertson说,正在申请专利的技术具有特殊的芯部设计,该芯部的凸起表面使容器的部分或面板变薄。“该工具的设计涉及大量的流动建模,以生产出较轻的零件,而不会显着降低顶部载荷强度,” he notes.

Robertson说,这种方法适用于高流动性的聚烯烃。该技术产生的零件在容器的壁和底部具有薄而厚的面板部分。壁板的厚度可以薄至0.011英寸,壁厚的壁厚可以达到0.02至0.025英寸。Robertson说,TRIM零件设计很容易接受IML标签,而传统的模具后标签却不能’也要粘附在交替的薄和厚部分上。

罗伯逊说,TRIM制成零件的强度重量比与传统零件一样好或更好。他声称TRIM实际上改善了零件的刚性和壁强度。 TRIM可与单面或叠层模具一起使用。

StackTeck展示了一个32盎司的聚丙烯容器,其边缘由TRIM制造。它的流动长度为5.74英寸,使用传统的壁厚可以得到300:1的平均长度/厚度(L / T)比。罗伯逊说,但是TRIM工艺可制造出厚度仅为0.011英寸的板材,相当于500:1的L / T。薄板覆盖了零件的一半’侧面和底部减轻了20%的重量。

StackTeck单独或作为交钥匙IML系统的一部分提供TRIM工具。 StackTeck去年在其Brampton工厂增加了一个新的IML试点单元,用于IML项目的原型设计。该系统由一台Netstal Synergy 3500注塑机和一台CBW 自动化的机器人组成,可针对不同零件进行配置。该单元可处理长达28英寸的环绕式标签,还包括一个多功能的模具底座。

另一个新的超薄壁IML概念是MuCell微孔发泡工艺从Trexel到包装应用的首次应用。这种超轻注塑成型(SLIM)概念在2006年由Autobar 打包 Group在欧洲商业化,该集团现为法国Veriplast International的一部分(请参阅更多信息)。 SLIM将超薄壁成型与Veriplast开发的超薄五面模内标签结合在一起。该标签是五层38微米的PP膜,厚度是典型模内标签的一半。据报道,这种薄标签使Veriplast在较低的注射温度和压力下可以实现完美的粘合。

Veriplast在其位于德国拉文斯堡的工厂中,以385吨压机生产4叠4叠模中的500克PP人造黄油桶,年产量为1.5亿只。该产品以前是在550吨压力机上生产的。使用MuCell工艺可将熔融粘度降低多达60%,将工艺温度降低多达140个°F,将成型压力降低50%,并将夹紧力和注射压力要求降低15%。 MuCell有助于将壁厚减少0.4毫米,并将零件重量从15.21 g降低至14.23 g,同时降低了标准偏差。最高负载强度降低了15%,但仍满足性能要求。

 

更多IML新闻

IML的新自动化包括Wittmann’W727 Flex侧入式机器人,可以同时处理两个不同的零件,例如杯子和盖子。 Wittmann提供了基于W727的IML机械手/ EOAT配置的四个变体:环绕式标签的选项C,平盖的选项L,以及叠层模具的选项SM。“要从一种配置切换到另一种配置,只需修改臂端工具—不到10分钟,”Wittmann-France包装产品经理Jerome Empereur说,’IML能力中心位于。

游侠 automation introduced a new multi-arm automation system for high-speed IML, featuring a 4-axis servo robot for label presentation, a 3-axis servo side-entry robot for label insertion and part removal, and a 4-axis servo robot for finished part stacking. “系统的关键’灵活性是首款用于侧入式机器人的可编程EOAT机头,使其可适应不同数量的模具型腔,并可根据不同的标签拾取和放置位置进行调节,”全国销售经理John Campbell说。该系统可与单面工具或堆栈工具一起使用。

游侠 also offers flexible IML automation in the form of a label presentation table that allows changeover for different sizes of label trays or cassettes. Locating dowels maintain the trays in previously taught robot pickup positions. Robot EOAT is typically built for a specific label size and mold contour, but is designed to be readily changed over with quick connections on the tooling mount plate, static-charge cables, and pneumatic plumbing.

游侠’IML机器人更新套件是最新开发的产品,可升级现有机器人,使其在同一机械臂上处理双EOAT,以实现标签插入和零件去除。它还提供了静态充电功能。同样,针对标准顶入式机器人的特殊双EOAT和伺服腕式组合也很新,它可以加快设置,提高精度并减少IML零件运行的周期时间。坎贝尔指出,通过手动补充标签盒并使用现有的标准机器人,而不是在可能的情况下使用超高速模型,模块化IML系统实际上可以比专用系统便宜。

据Paulo Gomes报道,赫斯基最近合作开发了IML系统,该系统使用该标签为包装增加了阻隔性能。这种方法的一个示例是使用包含EVOH的薄膜标签。“尚无商业应用,但有关隔离层改善和系统可靠性的初步结果告诉我们,这将对包装做出重要贡献,” says Gomes.

新的Quick-Change Set(QCS)灵活系统允许使用不同的标签盒和夹持器,因此可以在同一机器和模具概念中模制不同的标签类型和几何形状, ”IML Technologies的Abrahamsson说。它可以设计成具有不同数量的型腔,以大批量或小批量生产100 cc至18L的零件。该公司还开发了一种在模制管上包裹IML的方法—0的圆柱零件° taper.

瑞士的贝克自动化公司提供了一套完整的“快速更换产品”套件,并且设置非常快捷,简便(不到30分钟)。贝克(Beck)引入了带有内联手柄系统的高速IML机器人,该机器人可以在同一模具中生产带有标签的桶和手柄。

Sepro America提供用于专用高速IML的侧入式机器人,进/出时间最快为0.4秒。但是,负责美国IML开发的负责人Bill Geddis建议,传统的架空直角(beam)机器人适合北美的绝大多数IML应用,并具有更大的灵活性。“如果将机械手调整为压力机大小,则该机械手几乎可以处理您可能在该机器中成型的任何零件,无论是否涉及IML。”

热流道供应商韩国的Yudo-Star去年秋天在东京的国际塑料博览会(IPF)上展示了其首个IML自动化系统。其新的Y-Pac系统专为低空化入门级IML设计。它为手臂末端的工具和标签类型提供了一定的灵活性。

游侠 automation introduced a new multi-arm automation system for high-speed IML, featuring a 4-axis servo robot for label presentation, a 3-axis servo side-entry robot for label insertion and part removal, and a 4-axis servo robot for finished part stacking. “系统的关键’灵活性是首款用于侧入式机器人的可编程EOAT机头,使其可适应不同数量的模具型腔,并可根据不同的标签拾取和放置位置进行调节,”全国销售经理John Campbell说。该系统可与单面工具或堆栈工具一起使用。

游侠 also offers flexible IML automation in the form of a label presentation table that allows changeover for different sizes of label trays or cassettes. Locating dowels maintain the trays in previously taught robot pickup positions. Robot EOAT is typically built for a specific label size and mold contour, but is designed to be readily changed over with quick connections on the tooling mount plate, static-charge cables, and pneumatic plumbing.

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据Paulo Gomes报道,赫斯基最近合作开发了IML系统,该系统使用该标签为包装增加了阻隔性能。这种方法的一个示例是使用包含EVOH的薄膜标签。“尚无商业应用,但有关隔离层改善和系统可靠性的初步结果告诉我们,这将对包装做出重要贡献,” says Gomes.

新的Quick-Change Set(QCS)灵活系统允许使用不同的标签盒和夹持器,因此可以在同一机器和模具概念中模制不同的标签类型和几何形状, ”IML Technologies的Abrahamsson说。它可以设计成具有不同数量的型腔,以大批量或小批量生产100 cc至18L的零件。该公司还开发了一种在模制管上包裹IML的方法—0的圆柱零件° taper.

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